前言

对于目前聚合物改性沥青存在的种种问题，各国的研究人员都在寻求更好的改性剂，研究人员希望化学改性剂能与沥青之间发生化学反应，而不是简单的物理共混，这样沥青与改性剂之间能形成稳定的化学键、化学集团联接，改变沥青胶体结构，从而可以全面提升沥青的化学稳定性和抗老化性能。化学改性沥青能够弥补聚合物改性沥青热储存稳定性方面的不足，近几年来，国内外对化学改性沥青已展开了大量的研究并取得了一些成果。其中，采用多聚磷酸改性沥青的改性方法已初见成效。DarrellFee(2010)等人的研究表明，采用适当的改性工艺PPA以及聚合物复合改性，改性沥青性能良好，其性能指标可以满足甚至**过单合物改性沥青，其中磷酸掺量对沥青性能影响较大。傅立强等人通过车辙试验、弯曲损伤试验和水稳定性试验，结果表明添加多聚磷酸可以提高混合物的高温和低温性能，但混合物的水稳定性提高效果较差。毛三鹏、熊良泉（2010）分析了减少SBS这些改性方法对克拉玛依沥青技术性能的影响，如掺量、改变基质沥青种类、减少多聚磷酸消耗等，结果表明，多聚磷酸部分被替代SBS改性方法能达到正常掺量SBS建议多聚磷酸掺量为1%合适。曹卫东（2010）通过针入度试验、软化点试验、弯曲梁蠕变试验、粘度试验和四组分试验，研究分析了多聚磷酸对沥青技术性能的影响和改性机制。王云普（2007）进行了多聚磷酸和多聚磷酸SBR国内90号沥青复合改性研究研究了多聚磷酸复合丁苯橡胶改性沥青的复合条件和复合改性工艺。目前，国内外对多聚磷酸改性沥青及其混合物的技术性能进行了研究，研究内容也从宏观层面转向微观结构层面，但相关研究工作相对分散，缺乏深入系统的研究成果。主要表现为多聚磷酸改性沥青和多聚磷酸复合聚合物改性沥青混合物的道路性能研究很少，特别是对PPA与SBR复合改性沥青混合料路用性能研究较少PPA这些关键问题严重制约了我国多聚磷酸改性剂的推广和使用。

主要原料性能检测

沥青

选用SK根据《公路沥青路面施工技术规范》，90基质沥青(JTGF相关技术标准在40-2004年进行沥青试验。

集料

粗骨料选用石灰岩，细骨料选用机制砂，检测骨料各项指标均符合规范要求。

PPA

根据磷酸所占的百分比，多聚磷酸是一种无色、透明、粘稠的液体，可与水混合溶解为正磷酸，PPA可分为不同等级，H O4含量为105%、110%、115%的PPA主要用于生产改性沥青。本文选用工业级110%PPA它作为试验原料P2O5浓度为84．2%。

PPA对聚合物改性沥青老化性能的影响

PPA聚合物复合改性沥青制备

室内研究表明，室内研究表明，PPA混合顺序不同，复合改性沥青的储存稳定性不同，差异很大。本文采用以下试验步骤制备复合改性沥青：

①165℃，加入聚合物改性剂(SBS、SBR);②160～170℃溶胀10min;③5500r/min剪切30min;④加入预定质量PPA(沥青质量百分比)；⑤5500r/min剪切30min;⑥放入170℃烘箱中发育4h。为了使研究内容具有对比性，聚合改性沥青的制备也采用上述生产工艺。

测试结果及分析

本文采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(T沥青旋转膜加热试验0610-2011(RTFOT)对掺加PPA研究了前后聚合物改性沥青。将样品注入质量为35的盛样瓶中g，将盛样瓶放入烘箱环形架的瓶位，开启已经预热好的旋转薄膜烘箱，使试样在163℃温度下的加热不少于755min。试样薄膜加热后的延度保留率和残留针度比(KP)、对聚合物改性沥青老化性能进行软化点增值评结果见表2。

根据老化试验结果，基质沥青为0．75%PPA掺量可使延度保留率、残留针入度比、软化点增值为19%、61．4%、8．4%分别变化到42．9%、89．9%、4．3%，延度保留率和残留注射率的增加和软化点差的减小都表明添加了PPA添加显著提高了基质沥青的抗老化性能；对比掺入PPA可以发现，随着多聚磷酸掺量的增加，改性沥青老化前后的软化点差逐渐减比。随着多聚磷酸掺量的增加，改性沥青老化前后的软化点差逐渐降低，延迟保留率和残留注射率增加，表明多聚磷酸可以提高沥青的抗老化性能；PPA基质沥青和聚合物改性沥青抗老化性能的增加越明显。

PPA对聚合物改性沥青混合物路用性能的影响

PPA对聚合物改性沥青混合物高温稳定性的影响

沥青混合料的高温稳定性通常采用车辙试验进行评价，车辙试验为60个沥青混合料试件℃、0．7MPa在荷载作用下，测量试验轮往返行走形成车辙变形的速率，以产生每1个mm即动稳定性表示变形行走次数。AC—13C试验研究中值级配。

车辙试验结果表明，不添加PPA，基质沥青混合料的动稳定性只有1376次/mm，0．75%PPA它可以增加到2601次/mm，增加了96．9%，而且随着PPA掺量增加，PPA改性沥青混合料车辙试验动稳定度还会有所增大，可见PPA沥青混合料的高温稳定性可以提高；SBS改性沥青混合料，1．0%PPA 3．0%SBS改性沥青混合料的车辙试验动稳定性已达到4．5%SBS改性沥青混合料相当，1．0%PPA 3．5%SBS改性沥青混合料的动态稳定性甚至**过4．5%SBS由此说明，改性沥青混合料，PPA可以减少掺合SBS同时提高改性沥青混合料的高温稳定性，使用少量改性剂PPA可以取代一些昂贵的聚合物改性剂，提高沥青混合物的高温稳定性。SBR由于改性沥青混合料，SBR沥青混合料改性剂的高温性能提高不明显，PPA对于SBR改性沥青混合物高温稳定性的提高主要取决于PPA改性剂。

PPA对聚合物改性沥青混合物低温抗裂性的影响

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)要求将车辙板切割成30个mm×35mm×250mm梁型试件，试验前将试件放在恒温环境箱中－10℃下保温不少于4h，试验采用单点加载法，支点间距200mm，加载速率为50mm/min，对沥青混合物的低温抗裂性能进行记录破坏荷载和破坏应变。

低温弯曲试验结果表明，与基质沥青混合物相比，PPA改性沥青混合物的较大弯曲应变和破坏应变能量没有随着PPA随着掺量的增加而变化，PPA对沥青混合物的低温性能没有影响；对于聚合物沥青混合物，0．75%PPA掺量与3%以及3．5%SBS复合改性沥青混合物的较大弯曲应变为2943．62、3167．99με，相同的SBS掺量，当PPA掺量增加到1%复合改性沥青混合料的较大弯曲应变分别增加到3455．15、3678．42με，破坏性应变能分别增加到235．65、287．98kPa，因此对于PPA与聚合物复合改性沥青混合物，PPA添加不仅会影响聚合物改性沥青混合物的低温性能，还会提高聚合物改性沥青混合物的低温性能SBR改性沥青混合物也有类似的增长关系。主要原因可能是分析PPA的加入使得聚合物改性剂在改性沥青混合料中分散状况发生了改变，聚合物改性剂在沥青中的分

散更均匀。

PPA对聚合物改性沥青混合物水稳定性的影响

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，以冻融劈裂强度比作为评价指标，评价沥青混合料的水稳定性(T冻融劈裂试验需要0716-2011)试验。

可知:加入PPA基质沥青混合料和聚合物改性沥青混合料冻融后TSR都有一定的提高，说明沥青混合料的力学强度在添加多聚磷酸改性剂后有一定的提高。此外，还可以发现添加PPA东同复合改性沥青混合料的劈裂强度比**过89%，这也说明，PPA不但不影响聚合物改性沥青混合物的水稳定性，反而会提高。

PPA对聚合物改性沥青混合物疲劳性能的影响

本文采用APA疲劳试验研究了不同复合改性沥青混合物的疲劳性能。APA疲劳试验属于室内模拟加速试验，不仅仅是控制应变或应力模式，主要是模拟路面结构中实际轮载的疲劳作用。首先，将准备好的试件放入APA在试验台上，在一定温度下保温一段时间后，开始试验。试验过程模拟了道路的实际应力状态。应力模式为简支梁，试件下部弯曲，能更好地反映材料的抗疲劳性能。

①试件制备。成型3000×300×100mm按照双层车辙板APA试模尺寸300mm×125mm×75mm尺寸准备标准样品。②试验温度。APA疲劳试验的试验温度为15℃，由于试件尺寸较大，为了保证试件内部温度恒定，试件应放置在恒温环境箱中进行保温12h以上。③采用钢轮运行频率和轴载。APA试验仪器固定试验频率50Hz，轴载250LB。④试验终止条件。APA在疲劳试验中，默认程序试验有两种终止条件：一是当APA位移传感器**N在此之前，测量位移变形值和N—10次测量的位移变形平均值大于0．5mm，试验程序确定试件损坏或断裂，试验停止。2、当试验次数达到预设5万次时，试验停止。⑤评价指标。负载作用次数为相应的较大变形值。按照预定的试验方案进行APA在不同的复合改性方案下，对沥青混合物的疲劳性能进行了试验。

以上数据可知：

①比较是否掺入PPA可发现沥青混合物的疲劳寿命为17045次，混合0次．75%PPA疲劳寿命增加到35569次，增加了一倍多PPA沥青混合料的疲劳性能可显著提高。

②APA结合试验过程中发现的疲劳试验规定达到5万次即停止试验，PPA与SBS复合改性沥青混合料的疲劳次数均达到50000次停止，此外随着PPA与SBS复合改性沥青混合料的变形值越来越小。

③与4．5%SBS与改性沥青混合料相比，1．0%PPA 3．5%SBS复合改性沥青混合物的疲劳寿命也达到了5万次，混合物的较大变形值和疲劳损伤SBS改性沥青混合料相对较近。

④对于SBR随着改性沥青混合料，PPA复合改性沥青混合复合改性沥青混合料的疲劳寿命增加，疲劳损伤时较大变形减少，PPA加入可以改善SBR改性沥青混合物的疲劳性能。

结论

PPA聚合物改性沥青的储存稳定性可以显著提高，可以在工程实践中选择PPA作为聚合物改性沥青的稳定剂；添加PPA可提高聚合物改性沥青沥青混合物的高温稳定性SBS性剂掺量;PPA在不影响聚合物改性沥青混合物低温抗裂性的同时，提高了聚合物改性沥青混合物的水稳定性，特别是复合改性沥青混合物的疲劳性能。